Síntese e caracterização de filmes finos de PZT

• Processo: 06/06541-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2007
• Vigência (Término): 31 de dezembro de 2009
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: José Antonio Eiras
• Beneficiário: Christian Kazuo Kusaka
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Materiais ferroelétricos Filmes finos Deposição de filmes finos Caracterização estrutural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ferroeletricos | Filmes Finos | Piroeletricos | Sensores | Materiais Ferroelétricos

Resumo

Nos últimos anos o interesse por filmes finos de materiais ferroelétricos cresceu bastante em virtude do potencial que apresentam no âmbito tecnológico, permitindo sua integração à tecnologia de fabricação de circuitos integrados, a miniaturização de dispositivos e, mais recentemente, pelo direcionamento das pesquisas para materiais nanoestruturados. O estudo de filmes ferroelétricos existe desde 1960, sofreu grande evolução na década de 70 e figura hoje como uma linha de pesquisa das mais atraentes, principalmente pelas propriedades físicas e potencial de aplicações que exibe essa classe de materiais. Dentre as propriedades de maior interesse e estudos destacam-se as dielétricas, piezoelétricas, piroelétricas e eletro-óticas, que em alguns casos podem ser estudadas em única classe de material, como o PZT, por exemplo. As possíveis aplicações envolvem a manufatura de circuitos de memória não volátil, sensores piroelétricos, memórias óticas, guias de onda, dentre outros. O estudo de filmes finos, ou de materiais ferroelétricos em geral, devido ao seu alto potencial de utilização em inúmeras aplicações tecnológicas e em estudos fundamentais, tem sido alvo de constantes estudos no Grupo de Cerâmicas Ferroelétricas (GCF - DF/UFSCar). Desde 1987, vimos envidando esforços no sentido de dominar métodos de preparação e caracterização de corpos cerâmicos e filmes finos. Com o intuito de dar continuidade às atividades de pesquisa e formação de recursos humanos propomos este plano de trabalho, que está inserido em um projeto temático (FAPESP 00/09722-9 - resumo em anexo), em fase final de execução. Em função dos excelentes resultados já obtidos, não temos dúvidas quanto à possibilidade de obter relevantes progressos. A proposta de trabalho envolve a síntese, deposição e caracterização de filmes finos ferroelétricos de PZT puros e dopados (Co, Cr ou Mn). A síntese da solução para a deposição será realizada por meio de um método químico alternativo, que utiliza óxidos ou carbonatos como precursores, desenvolvido no Grupo de Cerâmicas Ferroelétricas com essa finalidade. Dentre os métodos que vem sendo utilizados para a deposição de filmes ferroelétricos este é um dos mais adequados para a obtenção de filmes dopados e com estequiometria controlada, requisito indispensável para intensificar e controlar suas propriedades físicas (fato já observado em cerâmicas). O método já foi testado para a obtenção de filmes de PZTs puros e dopados, por exemplo, com WO3 ou La dentre outros, e mostrou ser eficiente em tais casos. As composições a serem preparadas visarão a obtenção de filmes com absorção ótica na região de 600 a 700 nm, para que suas propriedades piroelétricas possam ser caracterizadas utilizando um laser pulsado de HeNe. Recentemente implantamos uma técnica de caracterização piroelétrica pelo método dinâmico, que permite não só a caracterizarão do material piroelétrico, mas também de um dispositivo piroelétrico final construído. Este plano de trabalho tem os seguintes objetivos específicos: A) Formar o candidato em técnicas de síntese, caracterização de materiais eletrocerâmicos; B) Orientar e fornecer subsídios para que o candidato assimile métodos de pesquisa científica; C) Treinar o candidato na utilização de um método químico, desenvolvido no grupo, para preparação de soluções e deposição por centrifugação ("spin coating") de filmes finos à base de PZT; D) Adequar o método para obter filmes de PZT (Perovskita à base de chumbo) dopados (com Mn, Co ou Cr) e E) Estudar propriedades dielétricas, ferroelétricas e piroelétricas dos filmes com vistas a adequá-las para utilização em sensores piroelétricos (a caracterização deverá ser feita com apoio de outros membros do grupo). (AU)